如何用线程处理标准容器？

Question

我有一个名为my_objects 的集合（目前是std::list<MyClass*>，但也可以是std::map<int, MyClass*>），其中包含指向MyClass 实例的指针。

目前，我这样处理数组：

for(std::list<MyClass*>::iterator iterator = my_objects.begin(), end = my_objects.end(); iterator != end; ++iterator) {

    (*iterator)->someFunction();
    // ...

}

someFunction 可能会改变当前元素的一些属性，并可能读取其他元素的一些属性。但是没有属性被另一个实例更改并读取。所以无论迭代顺序如何，结果都是一样的。

我想重写这个循环，使用四个std::thread，并用第一个线程处理第一季度的元素，用线程处理第二季度的元素，等等......

是否可以跳转到集合内部并在那里开始迭代？这是处理这样一个集合的推荐方法吗？如果没有，应该怎么做？

Answer 1

首先，现代 C++ 代码使用范围迭代：

for (const auto &ptr:my_objects)
{
    ptr->someFunction();
}

更简洁，更少输入，避免常见的迭代陷阱。

现在，就std::list 的分区而言，没有std::list 方法会在列表中间某处返回初始迭代器。对于std::vector 的随机访问迭代器，这是微不足道的，但这不是std::list 的用途。所以，如果你想把你的容器改成std::vector，这就很容易了。

不过，遍历整个列表并不难，只处理每个nth 元素：

size_t p=0;

for (const auto &ptr:my_objects)
{
    if (p == 0)
        ptr->someFunction();
    p = (p+1) % 4;
}

所以现在，该线程为列表中的每四个元素以及列表中所有元素的四分之一调用someFunction()。

所以，这里只需要四个线程在这里迭代，唯一的区别是第一个线程的初始值p设置为0，如图所示；第二个线程的初始值p设置为1；当然，第三个和第四个线程的初始值p设置为2和3。

这会将列表整齐地分成四个相等的部分，并将列表元素分配给四个线程之一进行处理。

Answer 2

推荐的方法是使用原子计数器来获取每个线程处理的唯一对象。每个线程的线程函数看起来类似于这样（伪代码）：

std::atomic<int> atomic_ctr(0);

void threadfunc() {
  list_iterator iter = list.begin();
  int current_list_pos=0;
  int next_pos;
  while((next_pos = atomic_ctr++) < list.size()) {
    while (current_list_pos < next_pos) {
      ++iter;
      ++current_list_pos;
    }
    iter->func();
  }
}

Answer 3

在最简单的情况下，您可以创建一个工作对象（将在线程内调用），这样您就可以使用对容器的引用以及它应该更改的范围（元素索引或迭代器）来构造它。

如果您的工作人员更改的数据部分确实不存在依赖关系，那么这个应该工作，即使它是一个 hack。

否则，您将不得不在您的容器周围创建一种包装器对象，该对象实现了用于读取和写入特定元素的锁定机制（我建议使用 boost::upgrade_lock）。

然后，您的线程工作对象将需要与此（共享）对象通信，以获取对您的容器的读写访问权限。